- Технології виготовлення сенсорів для датчиків ОВЕН ПД100
- Технологія «кремній-на-кремнії» (КНК)
- Технологія «тензодатчик-на-кераміці» (ТНК)
- Технологія «кремній-на-сапфір» (КНС) з титанової мембраною
- Технологія «відкритий кремнієвий кристал КНК»
- Виконання «відкритий сенсор» з мембраною з нержавіючої сталі
- Виконання «в металевому польовому корпусі» з IP65
- Нормування вихідного сигналу сенсора
- Модифікації та області застосування датчиків тиску ОВЕН ПД100
- Високоточні інтелектуальні датчики тиску ОВЕН ПД200
- Модифікації та області застосування ОВЕН ПД200
- Вимірювачі тиску для котельні автоматики ОВЕН ПД150
Розробка і серійний випуск перетворювачів тиску - одне з найважливіших напрямків діяльності компанії ОВЕН. Сьогодні в асортименті компанії кілька лінійок датчиків: перетворювачі тиску загальнопромислові ОВЕН ПД100, високоточні інтелектуальні датчики тиску ОВЕН ПД200, вимірювачі тиску для котельні автоматики ОВЕН ПД150. У статті подано короткий огляд технічних рішень, застосовуваних при виробництві датчиків, і області їх застосування.
Сучасні перетворювачі тиску - це складні інтелектуальні мікропроцесорні прилади. Компанія ОВЕН виробляє широкий спектр датчиків, що відрізняються конструктивним виконанням, призначених для вимірювання різних видів тиску рідин і газів.
На даний момент на виробництві ОВЕН випускається більше 300 датчиків в день, здійснюється сертифікована первинна і періодичні перевірки. Проводиться добовий вихідний контроль усіх випущених перетворювачів. Ділянка датчиків оснащений передовим сучасним обладнанням від провідних європейських виробників по вхідному контролю комплектуючих, складання та настроювання. Калібрування здійснюється на калібратори німецької фірми DRUK. На ділянці працює персонал з великим стажем роботи в галузі мікроелектроніки. Плати нормують перетворювачів для датчиків завод виробляє сам з використанням верстатів SMD-монтажу і хвильової пайки.
Перетворювачі тиску ОВЕН повністю відповідають вимогам завадостійкості і електромагнітної сумісності «класу А». Ці характеристики досягаються за допомогою цілого комплексу технічних рішень. Датчики ОВЕН виконані в корпусі з нержавіючої сталі (ступінь захисту до IP68), кількість рознімних з'єднань мінімізовано для забезпечення високої герметичності. Періодично проводяться випробування на спільну роботу з перетворювачами частоти ОВЕН ПЧВ і іншими джерелами електромагнітних завад. Малі масогабаритні показники перетворювачів уможливлюють їх установку безпосередньо на об'єкті або у важкодоступних місцях.
Технології виготовлення сенсорів для датчиків ОВЕН ПД100
Основний принцип перетворення тиску в датчиках ОВЕН ПД100 - тензометричний. Чутливим елементом є «міст Уитстона» з тензорезисторів, напилених на мембрану. Під дією вимірюваного тиску мембрана деформується, тензорезистори змінюють величину свого опору, нормуючий перетворювач перетворює розбалансування «моста» в вихідний сигнал із заданою похибкою. Це найпоширеніша технологія перетворення тиску, що дозволяє забезпечити високу точність.
Основним елементом будь-якого перетворювача тиску є сенсор, що сприймає вимірюваний тиск. Його характеристики багато в чому визначають параметри точності і стабільності самого датчика. Розробники компанії ОВЕН використовують кращі по співвідношенню ціна / якість сенсори тиску від різних виробників на основі наступних технологій:
- кремній-на-кремнії (КНК) з мембраною з нержавіючої сталі;
- тензодатчик-на-кераміці (ТНК);
- кремній-на-сапфір (КНС) з титанової мембраною;
- відкритий кремнієвий кристал КНК.
Технологія «кремній-на-кремнії» (КНК)
Технологія «кремній-на-кремнії» (КНК) в даний час є найбільш перспективною, тому що пропонує оптимальне співвідношення ціна / якість перетворення. Вона заснована на виготовленні сенсора з монокристала кремнію з нанесеним на нього методом дифузії тензорезистивного мостом.
До переваг даної технології відносяться: висока стабільність, низький гістерезис, висока перевантажувальна здатність, висока чутливість, а, відповідно, і висока точність перетворення. Недоліками технології є низький робочий температурний діапазон (до 100 ºС), а також необхідність захищати чутливий елемент металевої мембраною, що знижує чутливість і збільшує нелінійність перетворення.
За цією технологією виготовляються сенсори для датчиків ОВЕН ПД100 моделей 111, 171, 181.
Технологія «тензодатчик-на-кераміці» (ТНК)
Технологія «тензодатчик-на-кераміці» (ТНК) - найбільш бюджетна. Сенсор є керамічну мембрану з нанесеним на неї зі зворотного боку Товстоплівкові тензомостом.
Перевагами даної технології є низька ціна сенсорів, стійкість до агресивних середовищ і високих температур (до 135 ° С). Недоліки - невисока чутливість і щодо великий «шум» вихідного сигналу сенсора. Матеріал мембрани (кераміка) стійкий до більшості агресивних середовищ, проте при установці сенсора в штуцер датчика для герметизації використовується гумове ущільнення, що скорочує перелік вимірюваних агресивних середовищ.
Такі сенсори використовуються в датчиках ОВЕН ПД100 моделі 311.
Технологія «кремній-на-сапфір» (КНС) з титанової мембраною
Технологія «кремній-на-сапфір» (КНС) є найбільш відпрацьованою і перевіреною часом. Сенсор виготовляється з монокристаллической сапфіровою пластини з нанесеним на неї за допомогою гетероепітаксіі тензомостом. Сапфірове пластина припаивается до мембрани з титанового сплаву.
Перевагами технології є: висока чутливість і стабільність, а також можливість вимірювання агресивних середовищ, нейтральних до сплавів титану. Додаткову стійкість до агресивних середовищ забезпечує застосування в датчиках безрезінового ущільнення сенсора зі штуцером методом посадка «конус по кромці». До недоліків можна віднести наявність підвищеного гистерезиса.
Специфіка таких сенсорів дозволяє випускати датчики для агресивних середовищ і аміаку ОВЕН ПД100 модель 411.
Технологія «відкритий кремнієвий кристал КНК»
Технологія «відкритий кремнієвий кристал КНК» заснована на виготовленні сенсора з монокристала кремнію з нанесеним на нього методом дифузії тензорезистивного мостом. Вимірювальний кристал додаткової мембраною не захищається.
Перевагами даної технології є: висока стабільність, низький гістерезис, висока перевантажувальна здатність, висока чутливість, а, отже, точність перетворення. Недоліками є: низький робочий температурний діапазон (до 80 ºС) і нестійкість до будь-яких середовищ, крім неагресивних газів.
Сенсори такого роду використовуються в датчиках ОВЕН ПД100 моделі 811 і ОВЕН ПД150.
Виконання «відкритий сенсор» з мембраною з нержавіючої сталі
Виконання «відкритий сенсор» дозволяє розмістити сенсор на торці штуцера датчика, виключивши влучення в канал штуцера частинок вимірюваного середовища.
До переваг цього виконання відноситься можливість виготовлення датчиків для вимірювання сильно забруднених, в'язких і коксівного середовищ. До недоліків відносяться низький робочий температурний діапазон (до 100 ⁰С) і незахищеність мембрани сенсора товщиною 40 мкм від механічних пошкоджень.
За такою технологією виконуються сенсори для датчиків ОВЕН ПД100 моделі 141.
Виконання «в металевому польовому корпусі» з IP65
Таке виконання дозволяє використовувати перетворювач в важких умовах експлуатації на «відкритому повітрі». Можливо виготовлення датчиків з вибухозахистом типу «Вибухонепроникна оболонка» 1Exd IICT6Gb.
За такою технологією виконуються сенсори для датчиків ОВЕН ПД100 моделі 115.
Нормування вихідного сигналу сенсора
Нормування (лінеаризація) вихідного сигналу від сенсора датчика тиску дозволяє мінімізувати властиві йому нелінійність, гістерезис, розкид вихідної характеристики. Але дуже важливо, яким чином здійснюється нормування. Нормування характеристик сенсорів в датчиках тиску ОВЕН проводиться з використанням високоякісного промислового мікропроцесора німецької фірми ZMD, що забезпечує:
- мінімально можливу основну сумарну похибка;
- високу температурну стійкість;
- стабільність «нуля» і інших характеристик датчика.
У мікропроцесорних датчиках тиску ОВЕН реалізована сучасна технологія цифрової поліноміальної компенсації для нормування сигналу сенсора. Додаткова цифрова поліноміальна температурна компенсація з додатковим циклом калібрування проводиться при температурі +80 ºС, що дозволяє гарантувати температурну похибка не більше 0,1% на кожні 10 ºС.
Модифікації та області застосування датчиків тиску ОВЕН ПД100
Перетворювачі тиску ОВЕН ПД100 застосовуються практично у всіх системах автоматичного регулювання та керування технологічними процесами на допоміжних і основних загальнопромислових виробництвах, а також об'єктах ЖКГ. Рекомендована робоче середовище для датчиків ОВЕН ПД100 - різні рідини (в тому числі агресивні), пар, гази (в тому числі метан), парогазові і газові суміші, неагресивні до матеріалу вимірювальної мембрани і ущільнення сенсора, при тиску, що не перевищує верхню межу вимірювання датчика. Лінійка датчиків ПД100 має спеціалізовані виконання для харчової та хімічної промисловості, холодильної техніки і т.п.
ОВЕН ПД100 модель 311. Перетворювач для ЖКГ
Призначений для систем регулювання і управління на об'єктах житлово-комунального господарства: теплових пунктах, прямих і зворотних трубопроводах мережної води систем ГВП / ХВП, теплолічильниках, станціях підкачки води, водозаборах та т.п.
ОВЕН ПД100 моделі 111, 171, 181. Перетворювачі загальнопромислові
Призначені для систем автоматичного регулювання та керування на основних і вторинних виробництвах в промисловості: гідро- і пневмосистемах, системах водопідготовки і теплопостачання, котельні автоматиці, автоматиці водоканалів, теплових пунктах, об'єктах газового господарства і т.п., де потрібна підвищена точність і стабільність вихідного сигналу.
ОВЕН ПД100-111- EXIA. Перетворювач у вибухозахищеному виконанні
Призначений для використання в газорозподільних та газорегуляторних шафах, щитах і пунктах (ГРП, ГРПШ, ГРЩ) систем автоматичного регулювання газопостачальних підприємств і газових мереж, в котельні автоматиці і на категорійних «небезпечних» виробництвах.
ОВЕН ПД100 модель 811. Перетворювач на низькі тиску для неагресивних газів
Призначений для створення систем автоматичного регулювання та керування в котельні автоматиці, системах вентиляції, на теплових пунктах і т.п.
ОВЕН ПД100-ДГ модель 137. Стаціонарний перетворювач гідростатичного тиску (рівнемір)
Застосовуються в системах вимірювання та підтримки рівня рідини на основних і вторинних виробництвах в промисловості і ЖКГ: водозабірних свердловинах і резервуарах, каналізаційних станціях і ємностях, ставках-відстійниках, водонапірних вежах і т.д.
ОВЕН ПД100 модель 141. Перетворювач з відкритим сенсором для вузьких, забруднених середовищ
Призначений для систем автоматичного регулювання та керування на основних і вторинних виробництвах в промисловості, в тому числі харчової, сільському господарстві, нафтовій галузі, на ЦБК, де присутні сильно забруднені і в'язкі середовища: каналізаційні стоки, целюлозні пульпи, піноутворювачі, патоки, мазут і т .п.
ОВЕН ПД100 моделі 115, 115-EXD. Перетворювачі для складних умов експлуатації в польовому корпусі
Призначені для систем автоматичного регулювання та керування в промисловості на основних і вторинних виробництвах, розташованих в складних кліматичних та інших умовах, що вимагають застосування обладнання в «польовому» корпусі: газотранспортних і газорозподільних системах, нафтопромислах, об'єктах транспортування нафти, НПЗ, підприємствах енергетики, об'єктах, знаходяться в умовах Крайньої Півночі, а також плавильних цехах, наземної частини гірського устаткування, вибухонебезпечних приміщеннях і т.п.
ОВЕН ПД100 модель 411. Перетворювач для агресивних низькотемпературних середовищ
Призначені для систем автоматичного регулювання та керування на основних і вторинних виробництвах в промисловості, в тому числі хімічної, де присутні сільноагрессівних середовища: кислоти, луги і т.п., а також в холодильній техніці з використанням низькотемпературних і амміакосодержащіх фреонів.
Високоточні інтелектуальні датчики тиску ОВЕН ПД200
Датчик тиску ОВЕН ПД200 працює за методом ємнісного перетворення тиску. Чутливим елементом ОВЕН ПД200 є конденсатор з обкладинками, сполученими з мембраною, що сприймає вимірюваний тиск. Деформація мембрани під тиском призводить до переміщення обкладок, і зміни величини ємності конденсатора - перетворення зміни ємності в вихідний сигнал із заданою похибкою відбувається в нормуючий перетворювач. Такі сенсори помітно дорожче, але метод дозволяє вимірювати тиск з більшою точністю.
ОВЕН ПД200 призначені для застосування в системах автоматичного регулювання та керування основними технологічними процесами в різних галузях промисловості. Робоче середовище для датчиків ПД200 - різні рідини (в тому числі агресивні), пар, гази (в тому числі метан), газові суміші. Перетворювачі тиску ПД200 мають «польове» виконання для застосування в системах, що розміщуються на «відкритому повітрі» в районах зі складними кліматичними умовами. ПД200 з вибухозахистом типу «Вибухонепроникна оболонка» можуть застосовуватися у вибухонебезпечних зонах.
Модифікації та області застосування ОВЕН ПД200
ОВЕН ПД200-ДД . Перетворювач диференціального тиску
Призначений для вимірювання перепаду тиску на промислових об'єктах і об'єктах ЖКГ в різних системах автоматичного контролю, регулювання та управління технологічними процесами: витрата на звужуючих пристроях (мається корнеізвлекающая функція), вимірювання рівня в герметичних ємностях під тиском, контроль засміченості фільтрів, контроль роботи насосів, вентиляторів і т.п.
ОВЕН ПД200-ДІ . Перетворювач надлишкового тиску
Призначений для вимірювання тиску або рівня рідини в системах автоматичного регулювання та керування на основних і вторинних виробництвах в промисловості і ЖКГ: газорозподільних системах, вузлах обліку газу, об'єктах енергетики, котелень, парогенеруючих об'єктах, вентиляційних системах і т.п.
Вимірювачі тиску для котельні автоматики ОВЕН ПД150
ОВЕН ПД150 - датчик тиску для котельні автоматики і вентиляційних систем з масштабується вихідним сигналом (4 ... 20 мА або RS-485 Modbus) і двома силовими реле. ПД150 поєднує функції первинного вимірювального датчика і вторинного керуючого приладу і призначений для контролю тиску неагресивних газів, в тому числі горючих і димових.
ОВЕН ПД150 вимірює гранично низькі тиску (від 250 Па) і забезпечує високу точність і тимчасову стабільність характеристик. Прилад має два види виконань: настінне і щитове, а також просте і наочне меню для завдання уставок реле, корекції «нуля» і діапазону вимірювань за допомогою кнопок на лицьовій панелі.
Датчик застосовується в котельних для контролю тиску в контурах подачі пального газу і повітря, розрядження в топці котла і тиску димових газів. У системах вентиляції та кондиціонування повітря ПД150 застосовується для контролю ступеня забрудненості повітряних фільтрів і працездатності вентиляторів. ПД150 може також застосовуватися в випробувальної і лабораторній техніці, наприклад, в «чистих приміщеннях».